大型球罐用低碳针状铁素体钢成分组织性能的研究.docx

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1、大型球罐用低碳针状铁素体钢成分组织性能的研究第4O卷第12期 2005年12月 钢铁 IronandSteel December2005 大型球罐用低碳针状铁素体钢成分组织性能的研究 李岩,董秀文 (辽宁出入境检验检疫局,辽宁大连ii6001) 摘要:从化学成分,显微组织,断口形貌,力学性能方面对JFEHITEN610U2I钢进行了研究.结果表明:该钢 以低碳高锰,加入微量镍,铬,钼,钒,铌等元素的合金化方式,通过适当的控制热加工工艺,获得了以针状铁素体为 主的混合组织,表现出良好的力学性能.当针状铁素体条束比较粗大时,一5O冲击试样的断裂方式从韧窝断裂 转变为解理断裂,韧性明显下降. 关键词

2、:球罐钢;微合金化;针状铁索体 中国分类号文献标识码:A文章编号:0449749X(2005)12-006903 Research0nChemicalComposition,Micr0structureand MechanicalPropertiesofLOWCarbonAcicular FerriteSteelforSphericalTank IIYan,DONGXiuwen (IiaoningEntry-ExitinspectionandQuarantineBureau,Dalian116001.China) Abstract:Thechemicalcomposition,microstr

3、ucture,fracturemorphologyandmechanicalpropertieswereinvestigatedfor andgoodimpacttoughnessobtainedbyaddingsmallamountofNi,Cr,Mo,V,Nb,etc.andthermo-mechanicaltreat merit.Itwasfoundthattheimpacttoughnessisobviouslydecreasedwhenthelathsoftheaeieularferritearecoarsened,and thefracturemorphologyischanged

4、fromthedimplefracturetOthecleavagefractureat一50. Keywords:sphericaltanksteelrnicroalloyingacicularferrite JFE-HITEN61OU2L钢室温下的抗拉强度大于 610MPa,具有较高的韧性,良好的成型性和焊接性 能,国内石化行业长期进口用于制造各类冷压成型的 大型球罐.以针状铁素体组织为主的低碳微合金钢 在上世纪7O年代在管线钢上获得应用L1,近几年国 内也研制出针状铁素体组织的X60X80级管线钢, 但针状铁素体在球罐钢方面的应用,国内未见报道. 本文从化学成分,显微组织,断口形貌和力学

5、性能 方面对JFE-HITEN610U21钢进行了研究. 1试验材料和方法 试验使用16,2O,3O,36,44,48,50mm的JEF- HITEN610U2I钢板.钢板由日本NKK公司生产, 采用电炉加真空脱气工艺冶炼,纵横工艺轧制,在线 控轧快冷加回火热处理,回火温度600.钢板经超 声波探伤检验,均达到JB4730标准工级水平. 用QSN750原子发射光谱仪分析化学成分,按 jISG3115标准计算碳当量(二e和焊接裂纹敏感系数 P,试样取自距板宽边缘1/4处的横截面.除48 mm板采用JISz2201标准5号定标距拉伸试样外, 其余均为4号试样.冲击试验采用JISZ2202标准4 号

6、试样,弯曲试验采用JISZ2204标准1号试样,试样 取自距板宽边缘1/4,距表面1/4厚处,横向取样.用 光学显微镜,扫描电镜观察试验钢的组织. 2试验结果及分析试验钢化学成分 表1是对14个炉号试样的成分分析结果.从表 1的结果可以看到,JEF-HITEN610U21钢的碳的质 量分数较低,最高为0.083,锰的质量分数不超过 1.38,硫,磷的质量分数最高分别为0.001, 0.008,另外还含有一定量的Si,Ni,Cr,Mo,V等元 素.最高为0+419/5,P为0.20.从成分特点分 析,JEF-HITEN610U2L属于低碳微合金钢.显微组织 用光学显微镜观察了44mm和36mm钢

7、板的显 微组织,结果见图1.从图1可见,试样的晶粒大小不 均,铁素体条束间的位向不定,呈混乱分布状态,具有 作者简介:李岩(1964一),女,大学本科,高级工程师IE-mail:lndldlcnsina ;修订日期:20050523 ?70钢铁第4O卷 Ca)44mm钢板;(b)36mm钢板 图1钢板的显微组织 针状铁素体组织特征,除此之外,还有少量的粒状贝 氏体组织.图2是其SEM照片,从图2中可以看 到,针状铁素体呈不规则非多边形状,晶界模糊,没 有连续的晶界,粒度参差不齐,从晶粒中隐约可以看 到由浮凸和析出物所衬出的亚晶条纹.相比而言, 36mm钢板的铁素体条束更粗一些(图2(b).另

8、外,还用光学显微镜对夹杂物和带状组织的分布情 况进行了分析,未见有硫化物,氧化铝,硅酸盐等夹 杂物存在,带状组织级别低于1级.力学性能 表2是力学性能试验结果.从表2可见,JFE HITEN610U2I钢的下屈服强度尺在550660 MPa之间,抗拉强度尺在615725MPa之间. 拉伸试样在断裂前产生明显的颈缩和塑性变形,应 (a)44mm钢板;(b)36mrfi钢板 图2钢板的SEM照片 力应变曲线上出现屈服平台.4O冲击值大于 200J,一5O大于170J,断裂试样的剪切唇及横向 膨胀明显(图3),断口呈纤维状,36mm钢板的断口 (图3(b)比较平整,颜色光亮一些.另外,还沿板 厚方向

9、对48mm板进行了硬度试验,表面硬度平均 为HRB97.0,中心为HRB95.2,说明材料表面与心 部强度基本相同,具有较高的淬透性.断口分析 用XL一30扫描电镜观察了拉伸试样和一5O 冲击试样的断口形貌,结果见图4,图5.拉伸试样 纤维区为比较典型的韧窝状形貌,韧窝中第二相质 点不多且非常细小(图4(a),(b).图5(a),图5 (b)分别为44mm钢板和36mm钢板一5O冲击 试样断口放射区的SEM照片,试样编号分别为 7384,7381.从图5可以看到,44ITlm钢板冲击试 一0.,遴科盼_t,._一 第12期李岩等:大型球罐用低碳针状铁索体钢成分组织性能的研究.7l (a)44m

10、m钢板(b)36mm钢板 图3-50冲击试样的宏观形貌 specimensat一50 (a)44mm钢板;(b)36iTlm钢板 图4拉伸试样的断口形貌 样的断口形貌为拉长形韧窝,36mm钢板冲击试样 则为解理断裂.从表2可见,后者的冲击韧性最低 为172J,比前者低了近i00J.由表1,表2可知, (a)44mm钢板;(b)36llIll钢板 图550冲击试样的断口形貌 at一50 7384,7381号试样的成分,强度,塑性基本相同,但 从图2(a)和图2(b)可见,二者在铁素体条束的大小 方面有明显差异,针状铁素体条束粗大,冲击试样从 韧窝断裂转变为解理断裂,韧性明显下降,说明韧性 高低与

11、针状铁素体条束的尺寸有关. 3讨论 上述结果表明,JFEHITEN610U2I钢以低碳 高锰,加入微量镍,铬,钼,钒等元素的合金化方式, 通过在线控轧快冷加回火热处理工艺,得到了以针 状铁素体为主的混合组织,使材料具有较高的强韧 性和淬透性. 相对于传统的多边形铁素体一珠光体组织,以 针状铁素体为主的混合组织具有优良的力学性能, 这种混合组织之所以具有优良的强韧性,在于其中 的针状铁素体具有较小的等效晶粒尺寸和许多细小 (下转第75页) 第12期徐承明等:彩色涂层钢板前处理中化学转化膜对其产品性能的影响 (a)Ni,22mg/m!:(b)Ni,6mg/m! 图4不同附着量表面调整转化膜的表面形

12、貌 withdifferentthickness 3结论 (1)使用表面调整和化学钝化之问的相关系数 ,可以明确表述彩色涂层钢板前处理工艺中表面 调整和化学钝化对其彩色涂层钢板力学性能的影 响规律. (2)在表面调整转化膜中镍含量大于 mg/m.条件下,0.86的范围内,彩色涂层 钢板的耐冲击性能均能满足反向冲击6J的要求; 同时其相关系数在满足条件下, 彩色涂层钢板的T一弯值均不高于2T. (3)通过对表面调整和化学钝化之间的相关系 数的控制,可以得到耐反向冲击和T弯性能不 同取向的彩色涂层钢板,更好地满足不同用户对彩 色涂层钢板质量的要求. (4)表面调整处理的程度决定了其转化膜的薄 厚及

13、镀锌板表面的粗糙度和表面积. 参考文献: 1张启富,黄建中.有机涂层钢板M.北京:化学丁业出版社,一49. 2ASTMD279493(2001),StandardTestMethodforResistance of()rganicCoatings”)theEffectsofRapidDeformation(Im pact)Es.ASTMD4I4583(2002).StandardTestMethodfor CoatingFlexibilityofPrepaintedSheetS. 3ECCAT51996,Resistanceto(.;rackingonRapidDeforma donS.ECC

14、ArT71996,ResistancetoCrackingonBending s. 4GB/T1344892,彩色涂层钢板及钢带试验方法Es. (上接第71页)微量镍,铬,钼,钒,铌等元素的合金化方式,采用控 的弥散析出相以及高密度的位错,从而可强烈地阻轧快冷加回火热处理的工艺,得到了以针状铁素体 碍裂纹的萌生和扩展l2】.为主的混合组织. 针状铁索体组织可以通过适当的成分设计与热(2)JFEHITEN610U2I钢具有良好的强韧性 加工工艺获得,已有研究表明,将低碳高锰的普碳钢和淬透性. 快速淬火,可得到针状铁素体组织,回火后具有非常(3)针状铁素体条束尺寸较粗大时,50冲 好的性能.JFE

15、HITEN610U2I钢采用控轧快击试样从韧窝断裂转变为解理断裂,韧性明显下降. 冷加回火热处理工艺,这种工艺的目的是为了得到.一 针状铁索体组织,快速冷却有助于保证沿钢板整个参考文献: 截面获得针状铁素体组织,回火则可诱发钒,铌元素 形成碳化物产生弥散强化,使强度进一步提高,但强Di.iyandT.ghnessM?T.y.:ciM.y”“ 度的提高又会降低韧性,因此在JFBHlTEN61ou2LC2赵Co 明 mp 纯 an . y 单 以 d. 银 1 . 97 肖 2 等.管线钢中针状铁索体的形成及 钢的设计上又加入适量的镍,进而改善材料的韧性,其强韧性的分析J. 材料科学与lT艺,2o01,9(4):356358. 得到较佳的强韧性匹配.33赵明纯.肖福f_,单以银,等.超低碳针状铁素体管线钢的显 4结论n及 g 强 F 韧 B 性 .P 行 hysic 刀 al 三2002,.38(3)i:28.3. (1)JFEHITEN610U2I钢以低碳高锰,加入M?.”:A.i.si”P”b¨s?.-一.-